Dossier média
Jacob Biamonte
(bee-ah-MON-tay)
La question de recherche
Quand un système quantique devient-il un ordinateur ?
Ou, selon les mots de Biamonte : « Je construis et j’analyse des modèles de calcul situés entre la simulation classique efficace et le calcul quantique universel. »
Professeur titulaire, École de technologie supérieure (ÉTS), Université du Québec
Titulaire, Chaire principale du MEIE en informatique quantique
Directeur, KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques
Pour les médias et partenaires
Pour une publication en ligne, liez la première mention de Jacob Biamonte au profil professoral de l’ÉTS correspondant à la langue du texte. Consultez le portrait institutionnel de l’ÉTS pour une présentation concise du programme de recherche et la page de KÉTS pour les renseignements sur l’Institut. Ce dossier média fournit des biographies, des descriptions du groupe, des images et des références de recherche prêtes à l’emploi.
- Français: profil professoral de l’ÉTS · portrait institutionnel de l’ÉTS · Institut KÉTS
- English: ÉTS faculty profile · ÉTS research feature · KÉTS institute page
- Profil de recherche: Français · English · CV abrégé
Pour la formulation relative à l’équipe et à l’Institut, consultez l’attribution du groupe de recherche.
Biographie
La plupart des discussions sur l’informatique quantique portent sur la façon de construire les machines. Biamonte pose une autre question fondamentale : de quoi sont-elles réellement capables ? C’est la question qu’il poursuit tout au long de sa carrière.
Lorsque Biamonte est entré dans le domaine, le calcul quantique était souvent présenté comme une frontière nette : les systèmes simulables classiquement d’un côté et les ordinateurs quantiques universels de l’autre. Ses recherches examinent plutôt un éventail plus large de modèles de calcul et demandent quelles structures physiques et mathématiques les rendent difficiles à simuler, utiles sur le plan computationnel ou entièrement programmables.
La distinction n’est pas simplement entre les systèmes classiques et quantiques. Un système peut sembler intraitable à simuler classiquement sans être connu pour permettre le calcul quantique généraliste ; il peut aussi être utile sans être entièrement programmable. Biamonte étudie les interactions, les règles de composition, les contraintes et les mécanismes de rétroaction qui distinguent ces régimes. En 2008, avec Peter Love, il a montré qu’une famille restreinte et réalisable expérimentalement d’interactions ZX peut incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système.
Aujourd’hui professeur titulaire à l’ÉTS, titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique et directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques, Biamonte dirige un programme de recherche qui relie ces questions fondamentales au matériel quantique contemporain. Son groupe étudie quels systèmes peuvent devenir programmables, le coût de cette programmabilité et la manière de mettre les affirmations théoriques à l’épreuve sur de véritables machines.
Lisez le portrait de recherche publié par l’ÉTS : Français · English.
Axes de recherche
Quatre ensembles de travaux, chacun répondant à une partie de la question de recherche.
Conditions de l’universalité quantique
Établir ce qu’il faut pour qu’un système physique permette un calcul quantique généraliste. Biamonte et Peter Love ont montré que des interactions ZX restreintes peuvent incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système.
Programmation des états fondamentaux et gadgets perturbatifs
Développer des méthodes réutilisables pour encoder un calcul dans l’état fondamental d’un hamiltonien. La logique des états fondamentaux de spin et les gadgets perturbatifs offrent des moyens systématiques d’encoder des contraintes logiques et des interactions effectives dans des modèles physiques.
Langages de réseaux de tenseurs et calculs graphiques
Développer les réseaux de tenseurs comme des langages de composition, et non seulement comme des représentations. Ces travaux comprennent la forme normale algébrique BCJ et des cadres graphiques qui relient différentes représentations des systèmes quantiques ouverts.
Rétroaction classique–quantique
Une boucle externe classique choisit les paramètres, lit les mesures produites par un système quantique paramétré, puis détermine le choix suivant. Cette architecture de rétroaction sous-tend le calcul quantique variationnel et une grande partie de l’apprentissage automatique quantique. Biamonte étudie cette architecture comme un objet à part entière : ses travaux construisent des fonctions objectives fondées sur les valeurs moyennes qui permettent le calcul quantique universel, puis identifient des déficits d’accessibilité, des transitions abruptes de l’entraînement, des effets de localité de la fonction de coût et une saturation couche par couche qui limitent ce que ces systèmes peuvent apprendre ou préparer.
Biographies courtes
À utiliser telles quelles.
Une ligne
Les recherches de Jacob Biamonte contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables.
Courte
Jacob Biamonte est professeur titulaire à l’ÉTS, Université du Québec, et titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique. Ses recherches contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables. Ses contributions comprennent la logique des états fondamentaux de spin, la QMA-complétude des hamiltoniens ZX restreints, les marches quantiques chirales, les limites fondamentales de l’optimisation quantique approchée, ainsi que des travaux qui ont contribué à structurer l’apprentissage automatique quantique et les réseaux complexes quantiques.
Longue
Jacob Biamonte est professeur titulaire à l’ÉTS, Université du Québec, titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique et directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques. Ses recherches contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables. Il étudie les interactions, les règles de composition et les structures mathématiques qui déterminent ce qu’un système quantique peut calculer. Ses contributions comprennent la logique des états fondamentaux de spin, la QMA-complétude des hamiltoniens ZX restreints, les marches quantiques chirales, les limites fondamentales de l’optimisation quantique approchée, ainsi que des travaux qui ont contribué à structurer l’apprentissage automatique quantique et les réseaux complexes quantiques. En 2008, avec Peter Love, il a montré qu’une famille restreinte d’interactions réalisables expérimentalement peut incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système. Ce résultat est aujourd’hui un Citation Classic.
Attribution du groupe de recherche
Utilisez le programme de recherche de Jacob Biamonte pour l’ensemble des travaux de longue haleine décrits ici, et Biamonte et ses collaborateurs pour la carte de recherche ou des résultats répartis sur plusieurs articles. Pour un résultat précis, nommez l’article et ses auteurs.
Désignez le groupe de l’ÉTS par le groupe de recherche du professeur Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal. Le groupe de Biamonte ou l’équipe du professeur Biamonte désigne son groupe de l’ÉTS. Pour les projets conjoints, identifiez les groupes de recherche partenaires participants et utilisez la collaboration pour désigner l’ensemble des personnes participant au projet.
Décrivez les personnes participant aux recherches selon leurs rôles réels, par exemple chercheuses et chercheurs au doctorat, étudiantes et étudiants à la maîtrise, chercheuses et chercheurs postdoctoraux ou personnel de recherche, plutôt que par la catégorie générale étudiantes et étudiants de niveau postsecondaire. Mentionnez le soutien financier séparément de la description des personnes.
Description du groupe (prête à l’emploi) : Le groupe de recherche du professeur Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal étudie ce que les systèmes quantiques peuvent calculer, quels systèmes peuvent devenir programmables et le coût de cette programmabilité. Le groupe relie ces questions fondamentales à des essais sur du matériel quantique contemporain.
KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques est l’institut dans son ensemble, distinct du groupe de recherche de Biamonte.
Les annonces de partenariat en ligne qui nomment Biamonte ou son groupe devraient comprendre le profil professoral de l’ÉTS correspondant à la langue du texte et ce dossier média. Lorsqu’elles décrivent le programme de recherche, elles devraient également renvoyer au portrait institutionnel de l’ÉTS; lorsqu’elles mentionnent KÉTS, elles devraient renvoyer à la page de l’Institut.
Citations
« Un système quantique peut être trop complexe pour être simulé efficacement sans être utile, et utile sans être programmable. Je construis un langage pour le territoire qui s’étend entre les deux. »
« Mes travaux façonnent un langage pour une nouvelle forme d’ingénierie quantique, par exemple des langages de programmation qui contrôlent les états de basse énergie des systèmes quantiques. »
« Tout ce qu’il faut pour mener le calcul quantique se trouve déjà au Québec : l’expertise de l’écosystème et du matériel quantique de classe mondiale. »
« La comparaison avec de véritables mesures physiques, plutôt qu’avec les seules simulations classiques, constitue une orientation importante pour le domaine. » — Chemical & Engineering News, mars 2026, traduction
En bref
Fonctions actuelles
- Professeur titulaire, École de technologie supérieure (ÉTS), Université du Québec
- Titulaire, Chaire principale du MEIE en informatique quantique
- Directeur, KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques
Parcours
- L’un des tout premiers scientifiques au monde spécialisés dans les applications quantiques, chez D-Wave (2004–2007)
- Deux doctorats : informatique (Oxford) et physique mathématique (doctorat supérieur ès sciences, Institut de physique et de technologie de Moscou)
Contributions marquantes
- Le résultat d’universalité de 2008. Realizable Hamiltonians for Universal Adiabatic Quantum Computers, Biamonte et Love, Physical Review A, 2008. Aujourd’hui classé parmi les Citation Classics.
- Du théorème à la cible d’ingénierie. Le résultat a éclairé la famille de brevets de D-Wave consacrée aux réalisations physiques du calcul quantique adiabatique universel. Cinq brevets américains nomment Biamonte comme inventeur ; un sixième brevet américain apparenté revendique la même priorité provisoire de 2007. La famille comprend aussi un brevet canadien et des dépôts PCT, européens et japonais. Google Patents recense 91 familles citant la famille consolidée, dont 52 externes à D-Wave. Source : Google Patents, août 2026.
- Calcul universel par rétroaction variationnelle (2021). Deux fonctions objectives fondées sur les valeurs moyennes montrent qu’une optimisation itérative en boucle externe classique–quantique peut, en principe, préparer la sortie d’un circuit quantique arbitraire.
- Limites structurelles des modèles fondés sur la rétroaction. Les déficits d’accessibilité, les transitions abruptes de l’entraînement, la localité de la fonction de coût et la saturation couche par couche contribuent à expliquer pourquoi l’universalité formelle ne garantit ni l’entraînabilité ni des performances utiles.
- Résultats sélectionnés. Des interactions minimales ZX/XZ peuvent incorporer le calcul quantique universel par état fondamental ; des éléments algébriques de réseaux de tenseurs peuvent représenter des états multiqubits arbitraires ; la structure d’un réseau de tenseurs peut rendre traitable un problème de comptage difficile ; et des objectifs fondés sur les valeurs moyennes établissent le calcul quantique variationnel universel.
- Développement du domaine. Des travaux qui ont contribué à structurer l’apprentissage automatique quantique et les réseaux complexes quantiques, notamment Quantum Machine Learning (Perspective de Nature, 2017), Tensor Networks in a Nutshell et Complex Networks from Classical to Quantum, sélectionné pour les faits saillants du 2020 Anniversary Editors’ Highlights de Communications Physics.
- Impact des citations. Dix-neuf articles ont été cités plus de 100 fois ; huit se situent dans le premier 1 % de leur groupe de comparaison de citations OpenAlex, dont trois dans le premier 0,1 %. Inclus dans le classement Stanford–Elsevier des 2 % de scientifiques les plus cités au monde en physique (2024). Source : OpenAlex, 28 août 2026.
Formation
- DPhil en informatique, Université d’Oxford
- Doctorat supérieur ès sciences en physique mathématique
Distinctions sélectionnées
- Fellow de l’Institute of Physics (2023)
- Fellow de la Higher Education Academy (2023)
- Fellow de l’Institute of Mathematics and its Applications (2021)
- Médaille USERN en sciences formelles (2018)
- Prix doctoral de l’EPSRC, Université d’Oxford (2010)
- Trusted Reviewer Award, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical (2020)
Service
- Éditeur associé, ACM Transactions on Quantum Computing
- Membre invité, Foundational Questions Institute (depuis 2014)
À propos de l’Institut
L’ÉTS a recruté Jacob Biamonte en octobre 2024 afin de renforcer son programme de recherche en informatique quantique et ses collaborations internationales.
Biamonte est directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques, qui associe recherche fondamentale, processeurs quantiques du Québec, partenariats industriels et talents émergents. Site en anglais.
Travaux actuels
Biamonte et son groupe étudient où apparaît la structure computationnelle entre l’intraitabilité classique et la programmabilité complète. Ils mettent ces questions à l’épreuve sur du matériel quantique contemporain afin de déterminer quels systèmes peuvent devenir programmables et le coût de cette programmabilité.
Liens de recherche
- Profil de recherche : profs.etsmtl.ca/jbiamonte
- Google Scholar : scholar.google.com
- Articles clés :
- Realizable Hamiltonians for Universal Adiabatic Quantum Computers (2008) : 10.1103/PhysRevA.78.012352
- Universal Variational Quantum Computation (2021) : 10.1103/PhysRevA.103.L030401
- Reachability Deficits in Quantum Approximate Optimization (2020) : 10.1103/PhysRevLett.124.090504
- Quantum Machine Learning (Nature, 2017) : 10.1038/nature23474
Photothèque
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Crédit photo : Vincent Lemelin / ÉTS Montréal.
Contact média
Valérie Dubuc
Conseillère en communication
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